Programowanie aplikacji mobilnych. Sterowanie przez Ethernet oraz wykorzystanie pamięci urządzenia. cz. 2

Programowanie aplikacji mobilnych. Sterowanie przez Ethernet oraz wykorzystanie pamięci urządzenia. cz. 2
Pobierz PDF Download icon

W drugiej części kursu programowania aplikacji mobilnych dla elektroników pokażemy jak wykonać przykładową aplikację, która pozwoli nam na komunikowanie się z innymi urządzeniami przez Ethernet lub połączenie sieci telefonii komórkowej. Zademonstrujemy też prosty sposób zapisywania w telefonie danych gromadzonych przez aplikację, aby można było przechowywać np. ustawienia bądź jakieś dane historyczne. Zaczniemy jednak od pokazania, jak w ogóle zabierać się do programowania, gdy mamy już zainstalowane wszystkie narzędzia deweloperskie.

Platforma Cordova, którą zainstalowaliśmy w poprzedniej części kursu, zawiera nie tylko funkcje potrzebne do wyświetlania dowolnie skomponowanych tekstów i grafik na ekranie smartfonu czy tabletu lub reagowania na dane wprowadzane dotykowo czy za pomocą klawiatury. Obejmuje też funkcje do komunikacji aplikacji z Internetem czy dowolną siecią Ethernet (w praktyce Wi- Fi), do której jest dołączone urządzenie mobilne.

To już całkiem dużo i w wielu wypadkach wystarczy do realizacji prostego, bezprzewodowego kontrolera urządzenia elektronicznego, jednak czasem będą potrzebne dodatkowe funkcje umożliwiające obsługę innych komponentów smartfonu. W tym celu twórcy Cordovy wprowadzili mechanizm pluginów - wtyczek, które pozwalają na łatwe rozszerzenie zestawu funkcji platformy bez zbytniego rozbudowywania jej rdzenia.

Dzięki wtyczkom osoby, które nie potrzebują np. obsługi odbiornika GPS czy wibracji, mogą kompilować programy pozbawione zbędnego dla nich kodu, a w razie, gdy zajdzie potrzeba rozbudowy aplikacji, dodanie nowych funkcji nie będzie problemem.

Pluginy

W momencie powstawania tego artykułu liczba oficjalnie dostępnych pluginów Cordovy przekraczała 680. Niektóre z nich zostały opracowane przez samych twórców platformy i są zaliczane do pluginów podstawowych. Zostały one wymienione w tabeli 1 i obejmują przede wszystkim obsługę uniwersalnych funkcji sprzętowych, takich jak: nawigacja satelitarna, akcelerometr, powiadomienia, kamera itp.

Oficjalne pluginy Cordovy to zarazem w większości wtyczki obsługiwane przez PhoneGap Build w wersji bezpłatnej, o czym wspominaliśmy w poprzedniej części kursu. Wtyczki stworzone przez niezależnych twórców, w dużej mierze służą uproszczeniu implementacji niektórych dodatkowych funkcji.

Zawierają gotowe schematy graficzne i mechanizmy prezentowania informacji w sposób typowy dla urządzeń mobilnych lub ułatwiają dostęp do niektórych serwisów internetowych, takich jak np. Google Maps czy Facebook. Warto też zwrócić uwagę na pluginy ułatwiające tworzenie aplikacji o wyglądzie natywnym dla poszczególnych platform mobilnych, takich jak np. Blackberry, czy umożliwiające komunikację za pomocą alternatywnych interfejsów.

Tabela 1. Oficjalne pluginy platformy Cordova, opracowane i udostępnione przez jej twórców

Tabela 2. Wybrane, ciekawe pluginy do Cordovy, które mogą być przydatne dla elektroników

W tabeli 2 zebraliśmy ciekawe pluginy, które mogą przydać się elektronikom. Kompletny zestaw wtyczek Cordovy można znaleźć pod adresem http://plugins.cordova.io/, a pluginy wspierane przez bezpłatną wersję usługi PhoneGap Build są wymienione na stronie pod adresem https://build.phonegap.com/plugins.

Uwaga - zdarzają się wtyczki, które dostępne są ze stron PhoneGapa, a nie ma ich w repozytorium Cordovy. Można też samodzielnie tworzyć własne wtyczki, a nawet udostępniać je w ramach repozytoriów Cordovy.

Zdecydowana większość wtyczek ma dosyć rozbudowane opisy działania i sposobu korzystania z funkcji w aplikacjach. Pluginy przygotowane przez twórców Cordovy są szczególnie dokładnie opisane i używanie z nich nie powinno sprawiać problemu. My natomiast pokażemy najpierw, jak takie wtyczki instalować.

Instalowanie pluginów

Począwszy od Cordovy w wersji 3.0, standardowa instalacja, którą przeprowadziliśmy, nie zawiera żadnych wtyczek i trzeba je dodać samodzielnie. W tym celu z linii poleceń, z katalogu naszej aplikacji (dla przypomnienia, w naszym wypadku jest to c:kursEPhello) wydajemy polecenie:

cordova plugin add <nazwa pluginu>

Spowoduje to automatyczne pobranie najnowszej wersji wybranego pluginu i jego zainstalowanie na potrzeby naszej aplikacji, dla zainstalowanych wszystkich platform docelowych. Katalog z wtyczką pojawi się w podkatalogu plugins naszej aplikacji, a do pliku konfiguracji zainstalowanej platformy, również w podkatalogu plugins, dopisana zostanie linia deklarująca użycie zainstalowanej wtyczki. My wybraliśmy plugin org.apache.cordova.device, który w momencie tworzenia kursu był oferowany w wersji 0.2.13. Gdybyśmy chcieli wymusić pobranie akurat tej wersji wtyczki, musielibyśmy napisać np.:

cordova plugin add org.apache.cordova. device@0.2.13

Z poziomu linii poleceń możemy też wyszukiwać pluginy dostępne w repozytorium Cordovy, używając polecenia:

cordova plugin search <fragment nazwy pluginu>

przeglądać zainstalowane pluginy:

cordova plugin list

czy też usuwać je z danej aplikacji:

cordova plugin remove <nazwa pluginu>

W przypadku wtyczek niedostępnych w oficjalnym repozytorium Cordovy, możemy pobrać je za pomocą tego samego polecenia, ze znanego nam repozytorium Git

cordova add <url repozytorium> lub z katalogu z dysku

cordova add <nazwa katalogu z pluginem>

Bardziej zaawansowane opcje instalacji pluginów, takie jak ich konfigurowanie pod kątem wybranych platform, można ustawić za pomocą polecenia plugman, którego nie będziemy teraz opisywać.

Oglądamy kod

Listing 1. Domyślna zawartość pliku index.html

Czas na własnoręczne napisanie pierwszego kodu. W tym celu zobaczmy, jak wygląda automatycznie wygenerowany kod naszej aplikacji, którą stworzyliśmy w poprzedniej części kursu. Plik index.html został pokazany na listingu 1. Jedyne, co w nim zmieniliśmy, to treść nagłówka H2 oraz pojawiające się logo. Nowy plik z logo wrzuciliśmy do podkatalogu img katalogu www naszej aplikacji. Warto zaznaczyć, że w znacznikach <!--- --> umieszcza się komentarze. Pod koniec sekcji HEAD znajduje się odniesienie do pliku index.css z podkatalogu css, z którego ładowane są style opisujące wygląd elementów w aplikacji. Na razie nie będziemy się nimi zajmować. Zwróćmy natomiast uwagę na linie:

<script type="text/javascript" src="/cordova.js"></script>

<script type="text/javascript" src="/js/index. js"></script>

Listing 2. Początkowa zawartość pliku index.js

Polecenia w nich zawarte powodują załadowanie skryptów JavaScript z plików. Pierwszy z nich nie istnieje w naszej podstawowej strukturze katalogowej i jest dodawany dopiero w momencie budowania aplikacji na potrzeby konkretnej platformy docelowej. Zawiera polecenia systemowe Cordovy i nie będziemy go modyfikować. Drugi natomiast zawiera interesujące nas funkcje, właściwe dla tej, konkretnej aplikacji. To, że oba pliki zostały tak po prostu zaczytane deklaracją <SCRIPT> sprawia, że zostaną one automatycznie uruchomione wraz ze startem aplikacji. Kod pliku index.js został pokazany na listingu 2.

JavaScript jest językiem bardzo podobnym w notacji do języka C; jest prostszy i obsługuje obiekty. Linie komentarzy są poprzedzane albo podwójnymi ukośnikami, albo umieszczane w ukośnikach z gwiazdkami. Kod znajdujący się w pliku jest wykonywany automatycznie w momencie jego załadowania. W przypadku pliku index.js wykonywana jest najpierw deklaracja zmiennej (obiektu) app, a następnie uruchamiane jest polecenie initialize(), będące funkcją obiektu app.

Standardowy przebieg inicjalizacji aplikacji rozpoczyna się od przypisania funkcji, do pojawiających się zdarzeń, w ramach funkcji app.bindEvents(). Domyślnie tworzone jest przypisanie zdarzenia deviceready, którego wystąpienie oznacza, że aplikacja jest uruchomiona i urządzenie jest gotowe do dalszej pracy. Przypisanie tworzone jest z użyciem funkcji document.addEvent Listener(), tak by wywołać funkcję app.onDeviceReady(). Ta natomiast wywołuje funkcję app.receivedEvent(), która tworzy zmienne, zawierające odnośniki do znajdujących się w pliku index.html obiektów CSS-owych klas listening, reveiced i do warstwy o identyfikatorze deviceready. Następnie, w tej samej funkcji, domyślnie widoczny napis "Connecting to Device" jest ukrywany, a w jego miejscu pojawia się dotąd niewidoczny (dzięki stylom CSS z pliku index.css) napis "Device is Ready". W końcu do konsoli systemowej przekazywana jest informacja o zaistniałym zdarzeniu.

Programowanie zdarzeniowe

Listing 3. Zmodyfikowane linie pliku index.js, tak by aplikacja ładowała stronę http://ep.com.pl

Tak zawiła inicjalizacja nie jest konieczna, ale wynika z zalecanego stylu programowania i nie będziemy jej zmieniać, a jedynie rozbudowywać. Warto natomiast zauważyć, że programowanie w JavaScripcie, a więc cały kod wykonywalny, który będziemy tworzyć, opiera się o zdarzenia. Co ważne, wiele z funkcji będzie pracowało asynchronicznie, co nie gwarantuje, że wykonają się w sekwencji po sobie, tak jak są napisane. Wszystko zależy od składni i sposobu ich wywoływania. W przypadku przypisań zmiennych i prostych operacji matematycznych nie trzeba mieć obaw, że kolejne linie kodu wykonają się w innej kolejności. Sytuacja wygląda jednak inaczej, gdy w jednej linijce np. sięgamy po dane z jakiejś bazy, a w drugiej chcemy z nich skorzystać. Pobieranie danych może zakończyć się później, niż rozpocznie się wykonywanie drugiej linii kodu, co ma pewne zalety, ale utrudnia programowanie. Zaletą jest fakt, że wywoływanie takich funkcji nie blokuje interfejsu ani pracy programu. W naszym przypadku ładująca się aplikacja wykonuje wszystkie potrzebne operacje w czasie, gdy my na wyświetlaczu widzimy już podstawowy ekran programu. Gdy ładowanie się skończy, występuje zdarzenie deviceready, które obsługujemy przypisaną do niego funkcją. W podobny sposób będziemy przypisywać funkcje do wykonania w momencie zakończenia działania (z sukcesem lub z błędem - w zależności od potrzeb) innych, uruchamianych przez nas operacji. Niestety, czasem można zapomnieć o tej specyfice JavaScriptu, co może prowadzić do trudnych do odnalezienia błędów.

Należy też pamiętać, że w przypadku polecenia cordova build, kompilator wcale nie sprawdza właściwego, javascriptowego kodu aplikacji. Jest on umieszczany w gotowym pliku APK, bez jakiejkolwiek walidacji i dopiero przy włączeniu aplikacji może okazać się, że w kodzie są jakieś literówki. Dlatego dla przyspieszenia programowania, warto uruchomić sobie przeglądarkę internetową na komputerze i przed budową pliku APK otwierać w niej plik index.html tworzonej aplikacji. Zaglądając do okna konsoli JavaScriptu w przeglądarce można zobaczyć, czy interpreter kodu nie zwrócił żadnego błędu, a więc czy składnia jest formalnie poprawna.

Komunikacja internetowa i ethernetowa

Rysunek 1. Uruchomiona aplikacja, ładująca stronę http://ep.com.pl

Programowanie zaczniemy od komunikacji przez protokół TCP/IP. Korzyścią z faktu, że aplikacja jest uruchamiana na urządzeniu z pełnym systemem mobilnym jest to, że nie musimy się martwić o konfigurację standardowych interfejsów sieciowych, ani o wybór połączenia. Z punktu widzenia programisty, do naszej dyspozycji (nawet bez instalacji jakichkolwiek pluginów), dostępne jest wszystko to, co oferuje działająca przeglądarka internetowa. Oznacza to, że system samodzielnie przekieruje nasze żądania do odpowiednich interfejsów, w zależności od numerów IP, do których będziemy się odwoływać. Domyślnie w zdecydowanej większości urządzeń, jeśli dostępna będzie sieć Wi-Fi, ruch będzie kierowany przez nią, a jeśli nie - przez sieć komórkową, niezależnie od tego czy pracuje ona w trybie 2G, 3G czy 4G.

Na początek po prostu załadujmy jakąś stronę internetową, gdy tylko aplikacja się w pełni uruchomi i urządzenie będzie gotowe do pracy. W tym celu, w pliku index.js tworzymy funkcję app.openWebsite(), która za pomocą polecenia location.replace() przekierowuje nas na wybraną stronę internetową. Ponadto modyfikujemy funkcję app.onDeviceReady(), tak by uzyskać kod jak na listingu 3. Uruchomienie tej aplikacji (po uprzednim skompilowaniu jej z użyciem polecenia cordova build) powoduje wyświetlenie strony internetowej Elektroniki Praktycznej na ekranie telefonu lub symulatora (rysunek 1). To teoretycznie nic specjalnego, gdyż tę samą operację moglibyśmy wykonać za pomocą przeglądarki internetowej, ale warto zauważyć, że w oknie nie mamy paska adresu, ani nie możemy korzystać z żadnych gestów (choć to zależy od ustawień). Możemy się jedynie poruszać po stronie i korzystać ze znajdujących się na niej linków, które nadal będą otwierały się w oknie aplikacji. Przypomina to działanie przeglądarki internetowej w trybie kiosk, który stosowany jest czasem tam, gdzie trzeba ograniczyć użytkownikom dostęp do nieautoryzowanych stron.

Załóżmy teraz, że za pomocą telefonu komórkowego chcemy sterować ruchem automatycznej bramy. Przyjmijmy, że jej sterownik jest podłączony do sieci lokalnej i ma prosty interfejs webowy z dwoma przyciskami. Możemy go wywołać za pomocą przeglądarki internetowej, albo stworzyć aplikację, która zaraz po uruchomieniu załaduje treść tej strony. W tym celu podmieniamy adres strony EP z listingu 3 na adres interfejsu webowego sterownika napędu bramy, uzyskując linię np.: location.replace('http://192.168.0.6/brama.php');

Rysunek 2. Fragment ekranu uruchomionej aplikacji, ładującej interfejs www sterownika bramy

Po uruchomieniu takiej aplikacji, na ekranie pojawia się interfejs webowy, którego fragment przedstawiono na rysunku 2. Trudno oczekiwać, że interfejs www będzie zoptymalizowany pod kątem aplikacji mobilnej, dlatego skorzystamy z innej funkcji naszego sterownika bramy. Przyjmijmy, że pozwala on na otwieranie i zamykanie bramy poprzez wysłanie odpowiedniej wartości parametru "akcja" na adres interfejsu WWW sterownika. Dostępne wartości to: "otworz" i "zamknij" oraz "stan" z czego ta trzecia pozwala dowiedzieć się, czy brama jest aktualnie otwarta czy zamknięta.

AJAX

Listing 4. Fragment pliku index.html, obejmujący sekcję BODY, po dodaniu dużych przycisków sterowania bramą

Parametry wywołań http można przekazywać tzw. metodą GET, która polega na tym, że na końcu adresu serwera, po znaku zapytania, dokleja się listę nazw parametrów z ich wartościami (ze znakiem równości pomiędzy każdym parametrem a wartością), oddzielnych od siebie pojedynczymi znakami &. W naszym przypadku, aby otworzyć bramę, musielibyśmy wywołać adres http://192.168.0.6/brama.php&akcja=otworz

Nie będziemy jednak w tym celu używać polecenia location.replace(), gdyż w żaden sposób nie poprawiłoby to naszej sytuacji, nawet jeśli serwer, po otrzymaniu parametru akcji, wyświetlałby nieco inny interfejs użytkownika. Zamiast tego skorzystamy z wywołania asynchronicznego AJAX (Asynchronous JavaScript and XML). Na całe wywołanie AJAX składają się trzy techniki: obiekt XHR (XMLHttpRequest), język JavaScript i związana z formatem otrzymywanych danych, którym - mimo nazwy, wcale nie będzie XML. Obiekt XHR jest już zaimplementowany w przeglądarkach internetowych, a więc w praktyce i w naszej aplikacji. Moglibyśmy więc po prostu wywołać polecenia:

var xml = new XMLHttpRequest();

xml.open("GET", "http://192.168.0.6/brama.php&akcja=otworz", true);

xml.send();

Listing 5. Funkcje do obsługi przycisków otwierania i zamykania bramy, znajdujących się w kodzie na listingu 4. Warto zauważyć, że w języku JavaScript, łańcuchy znaków łączy się ze sobą za pomocą symbolu dodawania

i w ten sposób spowodować otwarcie bramy. Ponieważ jednak będziemy potrzebowali wykonywać bardziej zaawansowane operacje, skorzystamy z bardzo pomocnej i popularnej, choć niemałej biblioteki jQuery. Zawiera ona szereg funkcji znacząco ułatwiających manipulacje na obiektach na stronach internetowych, co przyda nam się w trakcie budowy aplikacji.

jQuery można pobrać ze strony http://jquery.com/download/. W naszym przypadku pobraliśmy plik jquery-2.1.3.min.js, który jest zminimalizowaną wersją jQuery w wersji 2.1.3. Plik umieszczamy w podkatalogu wwwjs aplikacji i dopisujemy linijkę:

<script type="text/javascript" src="/js/ jquery-2.1.3.min.js"></script>

w pliku index.hml, pomiędzy linijkami wczytującymi biblioteki Cordovy i plik index.js.

Możemy teraz skorzystać z polecenia jQuery.get(), które jest uproszczoną formą wywołania AJAX z parametrami przekazywanymi metodą GET. Ponieważ w praktyce biblioteka jQuery bywa używana w aplikacjach webowych bardzo obficie, przyjęło się, że standardowo definiowany jest skrót w postaci znaku $, który zastępuje słowo jQuery w wywołaniach funkcji. Oznacza to, że będziemy używać zapisu $.get().

Do kontrolowania bramy stworzymy w naszej aplikacji dwa duże przyciski, które będą powodowały wysłanie odpowiednich żądań AJAXowych do sterownika. Z pliku index.html usuwamy niepotrzebne elementy graficzne i dodajemy linijki z nowymi warstwami, które posłużą nam za zielony i czerwony przycisk sterujący. Sekcja BODY pliku index.html wygląda wtedy tak, jak na listingu 4. W pliku index.js dodajemy nowe funkcje: app.assignButtons() i app.sendGateCommand() oraz modyfikujemy funkcję app.onDeviceReady(), tak by wywoływała polecenie przypisania działań do przycisków, tak jak to zostało przedstawione na listingu 5. W efekcie, uruchomiona aplikacja wygląda tak, jak na rysunku 3.

Rysunek 3. Aplikacja z dużymi przyciskami do sterowania bramą

Rysunek 4. Odczytywanie stanu bramy ze sterownika

Warto przeanalizować funkcje assignButtons() i sendGateCommand(). Pierwsza z nich czeka na załadowanie się całego kodu strony z pliku index.html i innych, których pobranie wynika z kodu index.html. W tym celu zastosowano polecenie

$(document).ready()

Gdyby nie czekać, mogłaby zaistnieć sytuacja, w której przypisanie funkcji do przycisków zostanie wykonane, zanim jeszcze przyciski zostaną załadowane, w efekcie czego przypisanie po prostu by się nie udało. Polecenia, wykonywane po załadowaniu się kompletnej strony umieszczone są w nawiasach funkcji ready(). W praktyce umieszcza się tam deklarację funkcji do wywołania, wraz z jej treścią. W naszym przypadku umieszczamy dwa polecenia. Pierwsze znajduje w treści strony aplikacji obiekt o identyfikatorze openButton i przypisuje do zdarzenia kliknięcia w ten obiekt funkcję wywołującą funkcję sendGateCommand() z parametrem "otworz". Drugie wykonuje analogiczną operację dla warstwy o identyfikatorze closeButton, czyli dla naszego dużego, czerwonego przycisku.

Polecenie sendGateCommand() będzie więc wywoływane zawsze, gdy naciśniemy zielony lub czerwony przycisk, tyle że z różnymi parametrami. W definicji funkcji sendGateCommand() znalazła się deklaracja zmiennej z adresem, pod który ma być wysyłane żądanie AJAX oraz samo wywołanie AJAXowe pod podany adres, z parametrem przekazywanym jako argument funkcji sendGateCommand() i z deklaracjami funkcji, które mają się wydarzyć w przypadku sukcesu lub niepowodzenia komunikacji ze sterownikiem bramy. Warto zwrócić uwagę na sposób wywołania polecenia $.get(). Jako pierwszy argument podawany jest adres wywołania, a jako drugi, lista przekazywanych, oddzielonych przecinkami parametrów, podana w nawiasach klamrowych, złożona z nazw parametru i ich wartości, oddzielonych od siebie dwukropkiem. Co ciekawe, po funkcji $.get() nie pojawia się średnik, ale kropka i funkcja $.done(), a następnie $.error(). Wynika to ze specyfiki biblioteki jQuery, która pozwala na wygodne kolejkowanie odnoszących się do siebie funkcji. W tym przypadku, taka deklaracja pozwala określić, co ma się zdarzyć w przypadku pomyślnego ukończenia wywołania AJAX GET, a co jeśli wywołanie się nie uda. My w obu sytuacjach wywołujemy systemowe okienko dialogowe z adekwatnym komunikatem, korzystając ze standardowej funkcji alert().

Ograniczenia domenowe

W tym momencie wypada się zastanowić, dlaczego wywołanie AJAX GET mogłoby się nie udać. Oczywistymi przyczynami będzie błąd w komunikacji, niedostępność sieci lub brak odpowiedzi ze strony serwera. To jednak nie wszystko. Standardowo w wielu przeglądarkach internetowych implementowane jest zabezpieczenie, uniemożliwiające wywoływanie zapytań JavaScriptowych, kierowanych pod adresy w innej domenie, niż strona internetowa, na której znajdują się uruchomione skrypty. To, czy w naszej aplikacji żądanie zostanie zablokowane, będzie zależało od systemu mobilnego, na którym uruchamiamy aplikację. Na wszelki wypadek warto więc postarać się ominąć to zabezpieczenie, co można zrobić na kilka sposobów. Można np. zadbać o to, by aplikacja miała dostęp do domeny, do której się odwołuje (by była zadeklarowana, jako wywodząca się z niej), można skorzystać z techniki CORS (Cross-Origin Resource Sharing), ale ta wymaga by obsługiwał ją serwer, do którego się odwołujemy oraz można zastosować sztuczkę opartą na technice JSONP. My za chwilę zastosujemy tę ostatnią, ale najpierw rozbudujemy naszą aplikację o obsługę wspomnianej wcześniej funkcji "stan" sterownika bramy.

JSON

Listing 6. Zmodyfikowana funkcja sendGateCommand, umożliwiająca odczyt stanu bramy funkcją $.getJSON()

Dodajemy w pliku index.html kolejną warstwę, która posłuży jako przycisk do sprawdzania stanu bramy:

<div id="stateButton" style="display:table;width:100%;height:100px;backgrou nd-color:white;font-size:xx-large;textalign: center">

<div style="display:table-cell; verticalalign: middle;">STAN</div>

</div>

Rozbudowujemy funkcję app.assignButtons() o przypisanie odpowiedniej akcji do nowej warstwy, dodają linijki:

$('#stateButton').click(function() {

app.sendGateCommand("stan");

});

Natomiast w funkcji app.sendGateCommand(), w sekcji done(), skorzystamy z wcześniej nieużywanego parametru data funkcji wywoływanej po pomyślnym ukończeniu żądania $.get(). Zawiera on całą treść odpowiedzi, uzyskaną z serwera. Gdybyśmy poleceniem $.get() wywołali po prostu adres http://192.168.0.6/brama.php bez parametrów, parametr data, dostępny w sekcji done() zawierałby kod HTML z małymi przyciskami, wyświetlanymi w ramach interfejsu www przez sterownik bramy (takiego jak na rysunku 2). Nasz sterownik zachowuje się jednak zupełnie inaczej, gdy na adres http://192.168.0.6/brama.php przekaże mu się parametr "akcja", a mianowicie, gdy wartością tego parametru będzie wyraz "stan", wtedy w odpowiedzi otrzymamy informację o aktualnym stanie bramy.

Co więcej, nasz sterownik zwraca informację o stanie w formacie JSON, co się dobrze składa, bo to bardzo wygodny format do przetwarzania danych za pomocą języka JavaScript. JSON pozwala przekazywać obiekty zawierające zmienne w formacie:

{"nazwa pierwszej zmiennej": "wartość pierwszej zmiennej", "nazwa drugiej zmiennej": "wartość drugiej zmiennej"}

Liczba tak przekazywanych zmiennych jest nieograniczona, a ponadto zmiennymi mogą być kolejne obiekty JSON, co prowadzi do powstawania zagnieżdżonej struktury z wieloma nawiasami. Tworzenie i dekodowanie obiektów w formacie JSON jest łatwe, zarówno z poziomu JavaScriptu, jak i innych języków, takich jak np. PHP, Java, C, C++, Python czy Ruby. Ponadto, korzystając z biblioteki jQuery, możemy użyć polecenia $.getJSON() zmiast $.get(), dzięki czemu parametr data, który będzie dostępny w sekcji done() będzie już przetworzonym obiektem JavaScriptowym, a nie tylko ciągiem znaków w formacie JSON. Warto dodać, że funkcja $.getJSON() dodatkowo sprawdza, czy obiekt JSON jest poprawnie skonstruowany i jeśli nie jest - kończy się niepowodzeniem, skutkując wyzwoleniem akcji z sekcji error(), a nie done().

Nasz sterownik bramy działa poprawnie i w przypadku, gdy brama jest otwarta, na żądanie akcji "stan" odpowiada generując ciąg znaków:

{"stan": "brama otwarta"}

My natomiast modyfikujemy kod sekcji done() funkcji app.sendGateCommand(), tak by w przypadku otrzymania informacji o stanie bramy, wyświetlać ją wraz z komunikatem o powodzeniu wysłania polecenia do sterownika. Do wartości zmiennej stan obiektu data w sekcji done() odwołujemy się pisząc:

data.stan

Zmodyfikowana funkcja app.sendGateCommand() została przedstawiona na listingu 6, a rezultat działania programu na rysunku 4.

JSONP

Powyżej opisane wywołanie AJAX GET JSON również podlega zabezpieczeniu, o którym poinformowaliśmy wcześniej. Ale znajomość formatu JSON pozwala, po drobnym jego rozbudowaniu, ominąć ten problem. Okazuje się bowiem, że zabezpieczenie ograniczające dynamiczne wywołania do obcych domen obejmuje jeden ważny wyjątek. System praktycznie zawsze pozwala na ładowanie skryptów JavaScriptowych z dowolnych serwerów. Gdyby więc nasz sterownik bramy zwracał informacje o stanie w postaci skryptu, a nie danych w formacie JSON, moglibyśmy przekazywać mu żądania, niezależnie od tego w jakiej domenie się znajduje. Problem w tym, by treść ładowanego w ten sposób skryptu odnosiła się jakoś do aktualnie wywoływanego kodu. W tym celu wymyślono technikę komunikacji JSONP, którą tłumaczy się jako "JSON with Padding". W skrócie, polega ona na tym, że wśród parametrów przekazywanych serwerowi, podajemy dodatkowo nazwę funkcji, jaka ma być wywołana przez skrypt generowany przez serwer w odpowiedzi na nasze żądanie. Natomiast właściwa treść odpowiedzi jest zwracana jako parametr tej funkcji, wywoływanej w otrzymanym od serwera skrypcie.

Czyli zamiast wywołania:

http://192.168.0.6/brama.php&akcja=stan

generujemy wywołanie:

http://192.168.0.6/brama.php&akcja=stan&jsoncallback=podajstan

a w odpowiedzi zamiast

{"stan": "brama otwarta"}

otrzymujemy

podajstan({"stan": "brama otwarta"});

Musimy się tylko upewnić, że funkcja podajstan() jest dostępna dla wszystkich wczytywanych skryptów. Jak to wszystko zrobić? Znów skorzystamy z dobrodziejstwa jQuery, które bardzo automatyzuje wywołania JSONP. Wystarczy, że zmodyfikujemy wartość zmiennej adres:

var adres="http://192.168.0.6/brama. php?jsoncallback=?";

co sprawi, że funkcja $.getJSON() automatycznie potraktuje to żądanie jako komunikację JSONP. Biblioteka jQuery samodzielnie stworzy nową, publiczną funkcję o losowej nazwie, której wywołanie z dowolnego skryptu będzie prowadziło do uruchomienia kodu z sekcji .done() funkcji $.getJSON(). Nazwa tej automatycznie powstałej funkcji zostanie przekazana do serwera jako parametr o nazwie "jsoncallback" i musi być przez serwer odpowiednio doklejona do zwracanych danych JSON, tworząc odpowiedź JSONP. Gdyby nazwa funkcji potrzebnej do umieszczenia w formacie JSONP nie mogła być przekazywana akurat w ramach parametru o nazwie jsoncallback, albo gdyby musiała być z góry zdefiniowana, należy skorzystać z bardziej zaawansowanej funkcji $.ajax(), która pozwala dowolnie definiować parametry wywołań AJAXowych.

POST

Listing 7. Zmodyfikowane funkcje przygotowane do obsługi historii zapisywanej w localStorage

Omawiając komunikację internetową warto wspomnieć o bezpieczeństwie. Załóżmy, że do otwarcia bramy, konieczne jest podanie kodu, który - dla uproszczenia - został na stałe zaszyty w naszej aplikacji. Załóżmy też, że brama nie znajduje się w naszej sieci lokalnej, tylko sterujemy nią poprzez publiczną sieć internetową. Korzystając z żądań AJAX GET, wszystkie przekazywane serwerowi parametry są jawnie podawane w adresie serwera. Adresy te są nierzadko zapisywane przez różnego rodzaju routery i bramki sieciowe i gdybyśmy chcieli uniknąć sytuacji, że kod do bramy zostanie zapisany w rejestrach bramek, przez które płynie ruch, musimy skorzystać z żądań AJAX POST. Ponadto niektóre serwery z góry obsługują tylko jeden rodzaj przekazywanych parametrów (GET lub POST), a więc dobrze być przygotowanym na konieczność posłużenia się tą drugą metodą.

Biblioteka jQuery znów przychodzi nam z pomocą. Teoretycznie wystarczyłoby zastąpić polecenie $.get() poleceniem $.post(), ale że nasz serwer odpowiada danymi w formacie JSON (załóżmy, że tym razem nie JSONP), nie wystarczy zastąpić funkcji $.getJSON(), funkcją $.postJSON(), gdyż taka nie istnieje. Dlatego zastępujemy funkcję $.getJSON() funkcją $.post() oraz zmieniamy jej parametry wywołania - wprowadzając dodatkowy kod do przekazania serwerowi, dodając null jako trzeci parametr i "json" jako czwarty:

$.post( adres, { akcja: command, kod: "12345" }, null, "json")

Alternatywnie, w miejscu null moglibyśmy umieścić deklarację funkcji, która wykonywana jest w przypadku sukcesu żądania, zamiast umieszczać ją w sekcji done().

Przywracamy też adres, tak by nie próbował skorzystać z komunikacji JSONP:

var adres="http://192.168.0.6/brama.php";

Dlaczego wracamy do typowej wymiany danych w formacie JSON, zamiast dalej korzystać z JSONP? Niestety, jest to konieczne, jeśli chcemy przekazywać parametry niejawnie metodą POST. JSONP to tylko sztuczka - wykorzystanie luki w zabezpieczeniach, które nie działają gdy ładowany jest skrypt z dowolnego adresu internetowego. Rzecz w tym, że ładując skrypty nie można przekazywać parametrów metodą POST, a więc JSONP nie będzie działać z POSTem. Oznacza to, że aby móc przesyłać kod do bramy niejawnie, konieczne jest zapewnienie zgodności domen sterownika bramy i aplikacji lub implementacja wcześniej wspomnianego mechanizmu CORS na sterowniku.

Musimy dodać, że samo użycie metody POST zamiast GET wcale nie zabezpiecza przed osobami celowo podsłuchującymi ruch sieciowy, w celu znalezienia np. haseł do różnych usług. Dopiero użycie protokołu SSL, czyli wywołań HTTPS zamiast HTTP daje względnie dużą dozę bezpieczeństwa. Jednakże protokół ten musi być obsłużony po stronie serwera, czyli w tym wypadku - sterownika bramy.

Odczytywanie informacji o urządzeniu

Listing 8. Dodatkowe przyciski w pliku index.html, przeznaczone do wyświetlania i czyszczenia historii. Wraz z ich dodaniem zmniejszono też odstęp w pierwszej warstwie sekcji BODY do 50 pikseli (padding-top:50px)

Teraz wykorzystamy plugin, zainstalowany na wstępie tej części kursu. Zastąpimy stały kod (hasło) przekazywany do sterownika, unikalnym identyfikatorem urządzenia mobilnego, z którego wysyłane jest żądanie otwarcia lub zamknięcia bramy. Identyfikator ten może być np. zapisywany w historii sterownika i może stanowić podstawę do udzielania lub odmowy zgody na otwarcie bramy.

Unikalne ID urządzenia pobieramy korzystając z pluginu org.apache.cordova.device. W momencie, gdy go zainstalowaliśmy, w naszej aplikacji pojawiła się globalna zmienna device, a która podczas inicjalizacji programu wypełniana jest podstawowymi informacjami o sprzęcie i systemie operacyjnym, na którym działa aplikacja. Zmienna device zawiera 5 atrybutów:

  1. device.cordova - numer wersji platformy Cordova, użytej w aplikacji (np. 3.6.4),
  2. device.model - model urządzenia (np. GT-I9505 dla Samsunga Galaxy S4),
  3. device.platform - system operacyjny (np. Android),
  4. device.uuid - unikalny identyfikator w postaci ciągu 16 znaków, odpowiadającego 64-bitowej liczbie zapisanej w systemie szesnastkowym,
  5. device.version - wersja systemu operacyjnego (np. 4.4.2).

Zmienna device uzupełniana jest jeszcze o 6. atrybut available, który informuje o tym, czy dane dotyczące urządzenia zostały już wypełnione.

Skorzystanie z tych danych jest niezmiernie proste. W naszym przypadku wystarczy tylko podmienić ciąg "12345" na device.uuid, tak by uzyskać:

$.post( adres, { akcja: command, kod: device.uuid }, null,'json')

Należy jednak zaznaczyć, że o ile na Androidzie unikalne ID jest stałe dla danego urządzenia, w przypadku innych systemów może być z tym różnie. Przykładowo, na iOSie identyfikator ten zmienia się wraz z aktualizacją systemu, a może też wraz z aktualizacją naszej aplikacji.

Zapisywanie danych w telefonie

Rysunek 5. Pełna aplikacja z trwałym zapisem historii poleceń wydawanych do sterownika bramy

Na koniec postaramy się trwale zapisywać dowolne dane w telefonie i je odczytywać. Konkretnie, będziemy rejestrować polecenia wydawane do sterownika bramy, wraz z godzinami ich wysłania. W tym celu skorzystamy z najprostszego i chyba najbardziej uniwersalnego sposobu trwałego zapisu danych na potrzeby aplikacji, czyli mechanizmu localStorage. Jest on natywnie obsługiwany przez Cordovę, gdyż jest to mechanizm zaimplementowany w nowoczesnych przeglądarkach internetowych.

LocalStorage przechowuje tablicę zmiennych, na którą składają się nazwy zmiennych i ich wartości. Nazwy są więc kluczami tablicy. Dostęp do localStorage odbywa się przez obiekt window.localStorage. Ma on 5 funkcji:

  1. setItem("klucz", "wartość") - przypisuje "wartość" do zmiennej o nazwie "klucz",
  2. getItem("klucz") - pobiera aktualną wartość zmiennej "klucz",
  3. removeItem("klucz") - usuwa z tablicy localStorage zmienną o podanym kluczu,
  4. key(n) - zwraca n-ty klucz w tablicy localStorage; kolejne klucze są numerowane, a numeracja rozpoczyna się od zera,
  5. clear() - czyści całą tablicę localStorage.

My będziemy przechowywać historię komend sterownika bramy w zmiennej o kluczu "data", dodając do niej za każdym razem nową linijkę, zawierającą nazwę wydanego polecenia i datę wywołania. Aktualną datę pobieramy korzystając z komendy

var d = new Date();

i zamieniamy ją na łańcuch znaków używając polecenia:

d.toString();

W ten sposób będziemy tworzyć zmienną info, doklejając ją do wcześniej wczytanej dotychczasowej zawartości zmiennej localStorage o kluczu "data":

info=olddata+command+" : "+d. toString()+"n";

którą następnie będziemy zapisywać do pamięci lokalnej poleceniem:

window.localStorage.setItem("data",info);

Warto zaznaczyć, że pamięć ta jest dostępna tylko i wyłącznie dla danej aplikacji.

Zmodyfikowany kod funkcji app.sendGate Command(), nowe funkcje do prezentacji i czyszczenia historii oraz zmodyfikowaną funkcję app.assignButtons(), rozszerzoną na potrzeby obsługi dodatkowych przycisków, pokazaliśmy na listingu 7, a dodatkowe warstwy z nowymi przyciskami z pliku index.html, zaprezentowaliśmy na listingu 8. Natomiast na rysunku 5 widać kompletną aplikację z wyświetlonym komunikatem z historią zdarzeń.

Podsumowanie

W niniejszej części kursu pokazaliśmy, jak korzystać z pluginów Cordovy, prowadzić komunikację za pomocą sieci Ethernet, przekazywać żądania do serwerów, unikając przy tym ograniczeń wynikających z zabezpieczeń oraz jak odnosić się do niektórych zasobów urządzenia mobilnego. W kolejnej części kursu pokażemy, jak użyć innych podzespołów urządzenia: odbiornika nawigacji satelitarnej, akcelerometru, wibracji itp., czyli jak korzystać z różnych pluginów.

Marcin Karbowniczek, EP

DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik październik 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio październik 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

Automatyka Podzespoły Aplikacje październik 2020

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna październik 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich wrzesień 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów